EP2464711A1 - Eau de trempe utilisee comme moyen de lutte contre les risques d'incendie et d'explosion des materiaux organiques extractifs - Google Patents

Eau de trempe utilisee comme moyen de lutte contre les risques d'incendie et d'explosion des materiaux organiques extractifs

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EP2464711A1
EP2464711A1 EP10757233A EP10757233A EP2464711A1 EP 2464711 A1 EP2464711 A1 EP 2464711A1 EP 10757233 A EP10757233 A EP 10757233A EP 10757233 A EP10757233 A EP 10757233A EP 2464711 A1 EP2464711 A1 EP 2464711A1
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EP
European Patent Office
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water
diluted
explosion
self
treated
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EP10757233A
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EP2464711B1 (fr
Inventor
Denis Terraz
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Iec Europe Sarl
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Iec Europe Sarl
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/14—Macromolecular materials

Definitions

  • the invention relates to the use of a concentrated quenching water, called "corn steep", resulting from the starch industry, as a means of combating the fire risks caused by self-heating and the risks of dust explosion induced by particles and microparticles contained in flammable organic dust materials from the extractive industry and by the explosive gases released during the self-heating process, during storage, transport and / or handling.
  • a concentrated quenching water called "corn steep”
  • Materials from the extractive industry are, when they consist of flammable organic materials, cause fires by self-heating related to the characteristics of these materials and explosions related to organic dusts induced by said materials and release of explosive gas as a result of self-heating, during storage, transport and / or handling.
  • the process in question adds compressed air, a solution of hydrochloric acid in the coal seam during the extraction, solution also heated preferably to several hundreds of degrees, then a steam injection, to remove the condensates.
  • said method is for the purpose of elimination, in a heavy manner (high-viscosity solution acting bacterially with complementary injection of a solution of hydrochloric acid heated to several hundred degrees, and then of steam). methane contained in the coal during extraction, which has the effect of avoiding dust during extraction and washing.
  • WO9100866 describes, more particularly, the effect of an aqueous chemical composition intended to suppress the generation of dust.
  • the firing of a fire requires additional energy input in the form of minimum ignition energy to overcome the barrier of activation energy of the system.
  • minimum ignition energy to overcome the barrier of activation energy of the system.
  • To have a combustion it is also necessary to reach the minimum temperature at which the reaction with flame development will occur. This temperature is called the ignition temperature.
  • the induction period is reduced when the temperature increases. It also depends on the pressure, the concentration of fuel, the type of material, therefore its reactivity and its contained additives. The larger the sample volume, the easier the heat buildup will be.
  • the rate of oxidation of coals or cokes at room temperature is very low and plays an effective role in the self-heating phenomenon only for large heaps and after a very long time. This is the time needed to go from the storage temperature of coal or coke (ambient temperature) to a temperature of the order of 70-80 0 C beyond which the self-heating takes place.
  • the oxidation rate increases as the grain size decreases. Indeed, when the particle size decreases, the specific surface of the grains increases and therefore also the surface capable of reacting with the oxygen of the air.
  • the pyrite content is also a factor influencing the rate of oxidation.
  • the presence of pyrite in the form of small particles well dispersed (large surface area) promotes self-heating while the presence of massive pyrite does not lead to a significant increase in the rate of heating.
  • the explosion is a rapid combustion of a mixture of gas, coal dust or both, with air, in a confined or partially confined space, in which the heat released is more important than the heat lost in the environment .
  • explosions are related to the presence of large quantities of dust formed during the handling or crushing of fuels. Explosions may also be due to pyrolysis or incomplete combustion gases (carbon monoxide) formed during the self-heating of coal deposition.
  • the phenomenon of dilation is responsible for the pressure effects observed during an explosion in a confined or partially confined space.
  • the pressure effects are much greater (maximum pressure of the order of 5 to 10 bars) and can lead to the destruction of the devices.
  • the explosion is a special combustion using the following specific parameters:
  • the dust must be in suspension to form a large surface of contact with the air;
  • the atmosphere must be confined so that the pressure can increase.
  • compositions containing vegetable proteins were carried out using compositions containing vegetable proteins with the objective of selecting those suitable, simultaneously:
  • compositions tested were more particularly chosen from quenching water from the starch industry and more particularly those from corn kernels by a process which consists of adding sulfur dioxide ( SO 2 ) during the quenching step allowing the release of various constituent corn (minerals, amino acids, phosphate, potassium hydroxide, ...) to, after concentration, obtain a soaked water of concentrated so called "Corn Steep".
  • SO 2 sulfur dioxide
  • CEBTP-SOLEN located at the Millennium, 685 Rue Louis Lépine, 34000 opponents for a period extending from July to September 2008.
  • the material that has been retained, particularly prone to contain dust and fire hazard by self-heating, is petroleum coke.
  • composition which has been retained is the "Corn Steep", concentrated quenching water, marketed by the company ROQUETTE under the reference SOLULYS 048 E.
  • N total 3.55%
  • K 2 O soil 3.05%
  • P 2 O 5
  • composition is currently used as:
  • binder for the manufacture, in particular by extrusion, of animal feed and nutritional substance
  • a dosage rate, relative to the material to be treated of between 3 and 12%.
  • the implementation of the tested composition on organic products such as coals or cokes can greatly reduce the risk of fire from self-heating through the wetting effect and sustainable agglomeration particles, increasing the size of the grains, reducing the fixing of condensation moisture and avoiding any increase in mass of the temperature which helps to avoid internal oxidation phenomena, and therefore stops any self-heating effect and explosion.
  • composition also leads to a very significant reduction of environmental hazards, a reduction that may be followed by a reduction in the means of prevention and control, which is a source of financial savings, particularly with regard to:
  • the vegetable composition tested is a product containing water-soluble vegetable proteins derived from cereal or proteinaceous fats and / or quenching water generated by the starch industry.
  • This composition, wetting, natural, non-toxic and biodegradable liquid consistency can be diluted with water with ease of implementation can be used in different application techniques such as spraying, misting, atomization by means of adapted ramps.
  • T.G.A.P. particulates General Tax on Polluting Activities
  • the invention relates to the activities after extraction, namely: storage, transport and / or manipulation;
  • the composition, object of the invention is not used during the extraction and is not used as a humidifier during washing: it is used after, during storage or handling and acts as a wetting agent, which gives it a lasting durability over several months, avoiding the self-heating of the organic material (coal or coke) and the dust particles due to its granulation effect due to the wetting character and not to the moisturizing character of the document GB 1492238 and not the oxidation or partial removal of methane.
  • said document uses an aqueous composition with high viscosity comprising so-called chemical products and starch, while the composition object of the invention uses natural and organic products from the starch industry.
  • the replacement of the composition used in the document GB 1492238 by that object of the invention can not have the same effects during the extraction and would have no effect since it can only act on materials already extracts with a more or less fine grain size, which is not the case with the materials to be extracted, which are in bulk as in the coal seams.
  • FIG. 1 is the graphical representation, at different periods of time, the percentage of loops according to the sieve opening in mm;
  • FIG. 2 is a graphical representation of the variation (in%) over time (in days) of the loop at 0.315 mm;
  • FIG. 3 is the graphical representation, at different dilution ratios (3, 5 and 7%), of the pass at 0.315 mm (in values corrected at the rate of 45.6%) as a function of the percentage of solution on fraction 0. / Dmax.
  • the following table summarizes the monitoring data concerning the water content (W) and the apparent density (p) with the implementation of the tested composition diluted to 5% of pure product and dosed at 10% on the material. whose density was before treatment of 0.720 t / m 3 .
  • the density remains substantially unchanged.
  • the following graphs display, as a function of time, the particle size monitoring data, whose pass at 315 ⁇ m, before the implementation of the tested composition, amounted to 15% and that to 80 ⁇ m to 7.7 % (mixture diluted to 5% and dosed at 10%).
  • Figure 1 gives, at different periods of time, the percentage of loops depending on the opening of the sieve in mm;
  • Figure 2 gives the variation (in%), in time (in days), of the passer to 0.315 mm.
  • the optimization study makes it possible to specify the evolution of the percentage of fines as a function of the water dilution rate of the tested composition and the determination of this diluted composition in the material to be treated.
  • FIG. 3 is the graphical representation, at different dilution ratios (3, 5 and
  • the dilution rate of 7% can significantly improve the results, passers to 7% of the mixture being of the order of 3% to 0 to 10.3% of mixture;
  • the composition tested diluted between 5 and 7% of water acting as a wetting agent and a fixer by agglomerating the particles and microparticles, thereby avoiding this moisture fixation .
  • diluted quenching water will be mixed with black soap (oil + alkaline solution) to increase the wetting properties of the composition.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Cereal-Derived Products (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

L'invention concerne l'utilisation d'une eau de trempe concentrée, dénommée « corn steep », issue de l'industrie amidonnière, comme moyen de lutte contre les risques d'incendie provoqués par l'auto-échauffement et les risques d'explosion de poussières induits par les particules et microparticules contenues dans des matériaux organiques inflammables provenant de l'industrie extractive, ainsi que les gaz explosibles dégagés lors du processus d'auto-échauffement lors de leur stockage, leur transport et/ou leur manipulation. L'eau de trempe concentrée, selon l'invention, est diluée à l'eau et mélangée au matériau à traiter dans des proportions respectives aptes à permettre l'obtention, pour un « indice P » passant à 315 μm, d'un pourcentage de fines au plus égal à 6%.

Description

EAU DE TREMPE UTILISEE COMME MOYEN DE LUTTE CONTRE LES RISQUES D'INCENDIE ET D'EXPLOSION DES MATERIAUX ORGANIQUES EXTRACTIFS
DESCRIPTION
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne l'utilisation d'une eau de trempe concentrée, dénommée « corn steep », issue de l'industrie amidonnière, comme moyen de lutte contre les risques d'incendie provoqués par l'auto-échauffement et les risques d'explosion de poussières induits par les particules et microparticules contenues dans des matériaux à poussières organiques inflammables provenant de l'industrie extractive ainsi que par les gaz explosibles dégagés lors du processus d'auto-échauffement, lors de leur stockage, leur transport et/ou leur manipulation.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
Les matériaux issus de l'industrie extractive (mines, carrières, industries transformatrices, etc) sont, lorsqu'ils sont constitués de matières organiques inflammables, à l'origine d'incendies par auto-échauffement liées aux caractéristiques de ces matériaux et d'explosions liées aux poussières organiques induites par lesdits matériaux et au dégagement de gaz explosible par suite de l'auto-échauffement, lors de leur stockage, leur transport et/ou leur manipulation.
Concernant la limitation des émissions de poussières, divers procédés liés à la protection du personnel ainsi qu'au respect de l'environnement ont été développés. Concernant la limitation des risques d'explosion dans l'industrie extractive de matières organiques inflammables, à partir de produits contenant de l'amidon, on peut citer le document GB 1492238 qui décrit, dans le cadre des opérations d'extraction du charbon d'un filon houiller, un procédé consistant en une injection de produit dans des trous forés pour l'extraction du charbon, afin de créer une rupture hydraulique du filon houiller pour éliminer partiellement le méthane, oxydé par voie microbienne, à base de bactéries, et pour humidifier les poussières, réduisant ainsi les poussières pendant le lavage du charbon. Ledit procédé utilise une composition aqueuse à haute viscosité comprenant des produits dits chimiques et de l'amidon. En outre, au-delà de l'injection du produit à haute viscosité, le procédé en question rajoute de l'air comprimé, une solution d'acide chlorhydrique dans le filon houiller lors de l'extraction, solution par ailleurs chauffée préférentiellement à plusieurs centaines de degrés, puis une injection de vapeur, afin d'éliminer les condensats.
Autrement dit, ledit procédé a pour objet l'élimination, de façon lourde (solution à haute viscosité agissant par voie bactérienne avec injection complémentaire d'une solution d'acide chlorhydrique chauffée à plusieurs centaines de degrés, puis de vapeur) le méthane contenu dans le charbon lors de l'extraction, ce qui a pour effet d'éviter les poussières lors de l'extraction et du lavage.
Un autre document WO9100866, décrit, plus particulièrement, l'effet d'une composition aqueuse chimique destinée à supprimer la génération de poussières.
Aucun de ces documents ne traite des problèmes spécifiques liés aux risques d'incendie provoqués par l'auto-échauffement et au risque d'explosion liés à la finesse des particules et plus particulièrement des microparticules desdits matériaux, une fois extraits (explosion de poussières), au risque d'explosion induit par le dégagement de gaz explosible (monoxyde de carbone) par suite de l'auto-échauffement (explosion de gaz) ou au risque d'une explosion hybride des poussières et de gaz, lors de leur stockage, leur transport et/ou leur manipulation.
En revanche, concernant la prévention desdits risques, diverses techniques de prévention et de suivi ont été mises en place sans qu'aucune de celles-ci n'ait, à ce jour, pris en compte la finesse des particules des matériaux et la fixation d'humidité par condensation qui sont les causes principales pouvant conduire à un incendie par suite d'un auto-échauffement ou à une explosion, de poussières, de gaz ,ou hybride (poussières et gaz)
Les données énumérées ci-après, qui sont nécessaires à la compréhension du cheminement scientifique et expérimental qui a conduit à la découverte de caractéristiques méconnues relatives aux eaux de trempe concentrées, proviennent du rapport final de I1INERIS convention CECA n°7262/03/307/03 de 1996 intitulé « Etude de sécurité incendie et explosion des installations houillères jour et sidérurgiques », ainsi que des données de ce même organisme concernant les matériaux organiques dégageant des poussières inflammables.
Analyse du phénomène d'inflammation par auto-échauffement des matériaux organiques extractifs
Le stockage des charbons et des cokes, et par extension : les matériaux organiques d'origine extractive, induit des sources potentielles d'incendie consécutivement à un auto-échauffement des produits. Ce risque concerne le principal danger de ce genre d'installation.
Les phénomènes d'auto-échauffement du coke et du charbon, dépendent essentiellement :
- de la dimension critique du stockage qui est dans la plupart des cas dépassée ;
- des réactions d'oxydation s'effectuant à l'intérieur du produit ;
- de la température initiale ; - de la fixation d'humidité.
Si les vitesses d'oxydation de charbon ou de coke sont plus ou moins faibles en fonction de leur réactivité, elles jouent toutefois un rôle important pour des stockages de grandes dimensions où la dimension critique est largement dépassée. Par ailleurs, cette vitesse d'oxydation qui progresse avec l'élévation de la température, augmente également lorsque la taille du grain des matériaux en stockage diminue, puisque la surface spécifique susceptible de s'ajuster, augmente fortement dans ce cas. De plus, la fixation d'humidité par condensation dans le stockage participe fortement à l'élévation de la température de stockage, ce qui accélère les phénomènes d'oxydation et bien entendu l'auto-échauffement. En effet, une condensation de l'ordre de 1% d'humidité environ, induit une augmentation de la température importante de l'ordre de 200C.
Généralement, le déclenchement d'un feu, pour la plupart des charbons ou des cokes, nécessite un apport d'énergie complémentaire sous forme d'énergie minimale d'inflammation pour dépasser la barrière de l'énergie d'activation du système. Pour avoir une combustion, il est aussi nécessaire d'atteindre la température minimale à laquelle la réaction avec développement de flamme se produira. Cette température est appelée température d'inflammation.
Avec des substances à haut poids moléculaire comme le charbon ou le coke, la décomposition doit d'abord se produire bien avant d'atteindre la température d'inflammation. Ces phénomènes prennent un certain temps appelé période d'induction. On ne parle d'inflammation que si une flamme est visible.
La période d'induction est réduite lorsque la température augmente. Elle dépend aussi de la pression, de la concentration en combustible, du type de matériau, donc de sa réactivité et de ses additifs contenus. Plus le volume de l'échantillon est important, plus l'accumulation de chaleur sera facile.
Pour éviter les risques liés à l'auto-échauffement, il convient ainsi, soit de stocker le charbon ou le coke en quantités inférieures au volume critique pour une température du dépôt donnée, soit de travailler sous atmosphère inerte. Dans la réalité, ces deux possibilités ne sont pas réalisées, la dimension critique étant en général faible (quelques mètres) et le stockage sous atmosphère inerte n'étant pas envisageable pour les stockages à l'air libre.
La vitesse d'oxydation des charbons ou des cokes à la température ambiante est très faible et ne joue un rôle effectif dans le phénomène d'auto-échauffement que pour des tas de grandes dimensions et après un temps très long. Il s'agit du temps nécessaire pour passer de la température de stockage du charbon ou du coke (température ambiante) à une température de l'ordre de 70-800C au-delà de laquelle l'auto- échauffement a lieu.
Par ailleurs, la vitesse d'oxydation augmente lorsque la taille des grains diminue. En effet, lorsque la granulométrie diminue, la surface spécifique des grains augmente et donc aussi la surface susceptible de réagir avec l'oxygène de l'air.
La teneur en pyrite est également un facteur influant sur la vitesse d'oxydation. La présence de pyrite sous forme de petites particules bien dispersées (grande surface spécifique) favorise l'auto-échauffement tandis que la présence de pyrite massive n'entraîne pas d'augmentation significative de la vitesse d'échauffement.
Néanmoins, une telle réaction ne peut servir qu'à amorcer réchauffement car la pyrite ne s'oxyde rapidement qu'en atmosphère très humide. A partir de 800C, il est vraisemblable que le charbon sèche rapidement mais la vitesse d'oxydation du charbon lui-même a alors atteint une valeur suffisante pour que réchauffement par oxydation chimique se poursuive.
D'où l'importance, au-delà de leur réactivité propre du charbon et/ou du coke, de la finesse des particules de charbon ou de coke et de la fixation d'humidité par condensation dans le phénomène d'inflammation par auto-échauffement.
Analyse du phénomène d'explosion de poussière ou hybride (poussières et gaz) émises par des matériaux organiques extractifs
L'explosion est une combustion rapide d'un mélange de gaz, de poussières de charbon ou des deux, avec l'air, dans un espace confiné ou partiellement confiné, dans lequel la chaleur dégagée est plus importante que la chaleur perdue dans le milieu.
Dans les industries liées au charbon et aux matériaux analogues, les explosions sont liées à la présence de grandes quantités de poussières formées lors de la manutention ou du broyage des combustibles. Des explosions peuvent aussi être dues aux gaz de pyrolyse ou de combustion incomplète (monoxyde de carbone) formés lors de l'auto- échauffement de dépôt de charbon.
L'énergie dégagée par une source d'inflammation amorce la combustion des particules situées à proximité. Sous l'effet de cette source de chaleur, s'opère alors une pyrolyse des poussières de charbon générant des composés volatils combustibles qui s'enflamment. Les vitesses de réaction sont élevées puisque la surface spécifique du combustible est très importante. Si le nuage est suffisamment dense, le rayonnement et la convection échauffent les particules voisines et l'explosion se propage ainsi de proche en proche. Le mélange réactif air et particules de charbon « froid » (température ambiante) se transforme en produits de combustion « chauds » (1200-20000C). Le mélange air particules qui traverse la flamme subit en conséquence une forte dilatation thermique
(le volume est multiplié par au moins 5). Le phénomène de dilatation est responsable des effets de pression observés lors d'une explosion dans un espace confiné ou partiellement confiné.
En atmosphère libre, cas des stocks au sol, il est observé seulement une boule de feu avec une très faible surpression, mais avec un effet thermique important. Il s'agit du
« flash ».
En enceinte fermée, les effets de pression sont nettement plus importants (surpression maximale de l'ordre de 5 à 10 bars) et peuvent conduire à la destruction des appareils.
On parle alors d'explosion.
L'explosion est une combustion particulière mettant en œuvre les paramètres spécifiques suivants :
- il faut que les poussières soient en suspension pour former une grande surface de contact avec l'air ;
- il faut que la concentration de poussière soit suffisante (supérieure à la concentration minimale explosible) ;
- il faut que l'atmosphère soit confinée pour que la pression puisse augmenter.
Pour supprimer tout risque d'explosion, il suffit de supprimer l'une des composantes participant au phénomène de combustion ou d'inflammation.
Au-delà des caractérisations de combustion et d'inflammation des poussières nécessaires pour qu'une explosion de poussières organiques puisse avoir lieu, diverses conditions concernant les poussières et leur finesse, ainsi que la concentration et la combustion de ces poussières dans une atmosphère plus ou moins confinée et tout particulièrement en milieu clos, doivent être remplies.
D'où l'importance de la finesse des particules de charbon ou de coke dans le phénomène d'explosion.
RESUME DE L'INVENTION
Les essais ont été effectués au moyen de compositions contenant des protéines végétales avec pour objectif de sélectionner celles aptes, simultanément :
- à augmenter la taille des grains en agglomérant durablement les particules et plus particulièrement les microparticules des produits organiques extractifs des types charbons ou cokes ; - à éviter durablement la fixation d'humidité par condensation en jouant le rôle de mouillant desdites particules et microparticules.
Elles ont porté également sur des compositions faciles à obtenir et à mettre en œuvre et d'un prix de revient compatible avec l'application considérée.
Les compositions testées, à base de protéines végétales en solution liquide, ont plus particulièrement étaient choisies parmi les eaux de trempe issues de l'industrie amidonnière et plus particulièrement celles issues des grains de maïs selon un procédé qui consiste à ajouter du dioxyde de soufre (SO2) lors de l'étape de trempe permettant le relargage des divers constituant du maïs (minéraux, acides aminés, phosphate, potasse, ...) pour, après concentration, obtenir une eau de trempe concentrée dite « Corn Steep ».
Afin de rechercher ces caractéristiques fondamentales, des analyses et des essais ont été effectués pendant une période de 90 jours, par le Centre d'Etudes et d'Essais du
CEBTP-SOLEN de Montpellier, situé au Millénaire, 685 Rue Louis Lépine, 34000 Montpellier sur une durée s'étendant de juillet à septembre 2008.
Le matériau qui a été retenu, particulièrement sujet à contenir des poussières et au risque d'incendie par auto-échauffement, est le coke de pétrole.
La composition qui a été retenue est le « Corn Steep », eau de trempe concentrée, commercialisé par la Société ROQUETTE sous la référence SOLULYS 048 E.
Ses caractéristiques physiques sont : matière sèche = 48%, C/N = 3,33, matière minérale = 9,4%, matière organique = 38,6%, pH = 4,1 , densité = 1 ,2 g/cm3.
Ses caractéristiques chimiques sont : N total = 3,55%, K2O sol = 3,05%, P2O5 =
3,63%, MgO = 0,7%, Ca = 0,03%, SO3 = 0,005%.
Cette composition est actuellement utilisée en tant que :
- source hydrocarbonée et azotée comme support de développement par fermentation de souches bactériennes productrices d'antibiotiques, de vitamines ou d'acides aminés et champignons ;
- source azotée pour le développement d'espèce végétale dans le cas de remédiation de sols pollués ou dans le cas de déforestation suite à des incendies, et aménagement des bords d'autoroute ;
- liant pour la fabrication, notamment par extrusion, d'aliments pour animaux et substance nutritionnelle ;
- liant de granulation pour la fabrication de granulés d'engrais et de fertilisants ;
-engrais foliaire pour les arbres fruitiers. Les essais ont donc été réalisés dans le but de rechercher les spécificités nouvelles et originales liées à d'éventuels aspects agglomérant et mouillant durables en rapport avec l'application concernée.
D'excellents résultats ont été obtenus en diluant à l'eau ladite eau de trempe concentrée et en la mélangeant au matériau à traiter dans des proportions respectives aptes à permettre l'obtention, pour un « indice P » passant à 315 μm, d'un pourcentage de fines au plus égal à 5%.
Ce résultant a été obtenu pour :
- un taux de dilution à l'eau compris entre 2 et 8% ;
- un taux de dosage, par rapport au matériau à traiter, compris entre 3 et 12%.
La mise en œuvre de la composition testée sur des produits d'origine organique comme les charbons ou les cokes, permet de diminuer très fortement les risques d'incendie consécutifs à des auto-échauffements grâce à l'effet mouillant et à l'agglomération durable des particules, augmentant la taille des grains, réduisant la fixation d'humidité de condensation et évitant toute augmentation en masse de la température ce qui contribue à éviter les phénomènes d'oxydation internes, et par suite stoppe tout effet d'auto-échauffement et d'explosion.
La mise en œuvre de la composition conduit aussi à une réduction très sensible des dangers sur l'environnement, réduction qui pourra être suivie par une diminution des moyens de prévention et de contrôle, source d'économie financière et notamment en ce qui concerne :
- l'orientation des stocks au sol par rapport aux vents dominants ;
- les effets de cheminées, qui seront supprimés ;
- le compactage qui pourra être évité ;
- la gestion des stocks qui pourra être très allégée ;
- la surveillance des stocks qui pourra être diminuée, notamment en ce qui concerne les contrôles temporels de températures.
La composition végétale testée est un produit contenant des protéines végétales solubles à l'eau issues de graisses de céréales ou de protéagineux et/ou de l'eau de trempe générée par l'industrie amidonnière.
Cette composition, mouillante, naturelle, non toxique et biodégradable de consistance liquide, peut être diluée à l'eau avec une facilité de mise en œuvre pouvant être utilisée dans différentes techniques d'application comme la pulvérisation, la brumisation, l'atomisation au moyen de rampes adaptées. Utilisée comme mouillant et fixateur de particules et de microparticules minérales et/ou organiques comme le charbon ou le coke par exemple, elle permet une agglomération durable sur plusieurs mois des dites particules et microparticules et augmente la taille des grains fins.
La mise en œuvre de cette composition, fonction d'un certain taux de dilution à l'eau et d'un taux de dosage dans sa mise en œuvre, permet, sur une durée de plusieurs mois :
a) en ce qui concerne les dangers des matériaux à poussières organiques inflammables comme le charbon ou le coke :
- de diminuer très fortement les risques d'incendie consécutifs aux auto-échauffements grâce à l'agglomération durable des particules augmentant la taille des grains, réduisant la fixation de l'humidité de condensation et permettant d'éviter une augmentation en masse de la température, ce qui contribuent à éviter les phénomènes d'oxydation internes , et à stopper tout effet d'auto-échauffement et d'incendie ;
- de réduire les risques d'explosion de poussières et/ou de gaz par suite de l'agglomération durable des particules et microparticules et de l'augmentation de la taille des grains ;
- de diminuer les moyens de prévention mis en place dans le cadre de prévention d'incendie due aux auto-échauffements (orientation des stocks au sol, effet de cheminée, compactage, gestion des stocks, surveillance des stocks, ...) ;
- de diminuer les distances d'isolement d'incendie et d'explosion déterminées dans le cadre des études de dangers des ICPE (Installations Classées pour la Protection de l'Environnement) ;
b) en ce qui concerne les poussières :
- de diminuer, voire de supprimer totalement et durablement les envols de poussières en contribuant en outre à une amélioration de qualité de l'air ambiant ;
- de minimiser les effets sur la santé induits par les PM10 et surtout par les PM2.5 présentent dans l'air ambiant et tout particulièrement en ce qui concerne les poussières organiques de charbon et de coke ;
- de respecter la réglementation et d'éviter dans la majorité des cas, la déclaration annuelle obligatoire concernant les substances polluantes, déclaration qui doit être réalisée à partir d'un seuil de 50 t/an pour les PM10 et un seuil de 150 t/an pour les poussières totales ; - de contribuer à la protection de l'environnement en diminuant les gênes environnementales et les effets ou impacts provoqués sur la végétation, l'agriculture, le paysage, l'habitat et les biens matériels, les monuments et le patrimoine architectural ; c) en ce qui concerne la profitabilité :
- de réduire les pertes de matières consécutives aux envols éoliens et aux manipulations, ainsi que les déchets ;
- de minimiser les coûts de surveillance, de contrôle et de prévention ;
- d'obtenir un gain financier pouvant être conséquent, gain financier pour l'acheteur de la forme (hors prise en compte des diminutions de coûts liés à la surveillance, le contrôle et la prévention) :
- de diminuer, voire supprimer les coûts de la T.G.A.P. particules (Taxe Générale sur les Activités Polluantes) par suite de l'élargissement de l'assiette T.G.A.P applicable en France depuis le 01/01/2009 et également dans la Communauté Européenne.
En résumé :
- l'invention concerne les activités après extraction, à savoir : le stockage, le transport et/ou la manipulation ;
- la composition, objet de l'invention, n'est pas utilisée pendant l'extraction et n'est pas utilisée comme humidifiant pendant le lavage : elle est utilisée après, lors du stockage ou des manipulations et agit en tant que mouillant, ce qui lui confère une durabilité pérenne sur plusieurs mois, permettant d'éviter l'auto-échauffement du matériau organique (charbon ou coke) et les envols de poussières par son effet de granulation due au caractère mouillant et non au caractère d'humidifiant du document GB 1492238 et non l'oxydation ou l'élimination partielle du méthane.
En outre, ledit document utilise une composition aqueuse à haute viscosité comprenant des produits dits chimiques et de l'amidon, alors que la composition, objet de l'invention, utilise des produits naturels et biologiques issus de l'industrie amidonnière. Le remplacement de la composition utilisée dans le document GB 1492238 par celle objet de l'invention, ne peut avoir les mêmes effets lors de l'extraction et n'aurait d'ailleurs aucun effet puisqu'elle ne peut agir que sur des matériaux déjà extraits à granulométrie plus ou moins fine, ce qui n'est pas le cas des matériaux à extraire, qui sont en masse comme dans les filons houillers.
PRESENTATION DES FIGURES
Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux figures annexées. Sur ces figures :
- la figure 1 est la représentation graphique, à différentes périodes de temps, du pourcentage de passants en fonction de l'ouverture du tamis en mm ;
- la figure 2 est la représentation graphique de la variation (en %), dans le temps (en jours), du passant à 0,315 mm ;
- la figure 3 est la représentation graphique, à des taux de dilution différents (3, 5 et 7%), du passant à 0,315 mm (en valeurs corrigées au taux de 45,6%) en fonction du pourcentage de solution sur fraction 0/Dmax.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Les essais ont comporté :
- un suivi d'évolution de la granulométrie, de la teneur en eau et de la masse volumique apparente d'un stock témoin de matériaux traité situé sur l'emprise du terminal vraquier du Port Sud de France à Sète, sur la période juillet-septembre 2008, par le CEBTP/SOLEN de Montpellier, puis par l'inventeur de octobre 2008 à juillet 2009 en ce qui concerne le suivi des températures, afin de garantir des conditions extérieures représentatives (le stock témoin représentant une masse d'environ 50 1) ;
- une étude d'optimisation permettant de préciser l'évolution du pourcentage de fines et de la masse volumique apparente en faisant varier le pourcentage de la composition testée dans un mélange dilué à l'eau, puis en faisant varier le pourcentage de ce mélange, dénommé dosage, par rapport à la quantité de matériaux traités.
Le suivi d'évolution a porté plus particulièrement sur :
- la teneur en eau ;
- la masse volumique ;
- la granulométrie.
Le tableau ci-après récapitule les données du suivi concernant la teneur en eau (W) et la masse volumique apparente (p) avec la mise en œuvre de la composition testée diluée à 5 % de produit pur et dosé à 10 % sur le matériau, dont la masse volumique était avant traitement de 0,720 t/m3.
Au regard de ce suivi, il peut être constaté que : - la teneur en eau a peu varié ;
- la masse volumique reste sensiblement inchangée.
Les graphes ci-après visualisent, en fonction du temps, les données du suivi granulométrique, dont le passant à 315 μm, avant la mise en œuvre de la composition testée, s'élevait à 15 % et celui à 80 μm à 7,7 % (mélange dilué à 5 % et dosé à 10 %).
Il est complété par le suivi d'évaluation du pourcentage de passant à 315 μm.
ANALYSE GRANULOMETRIQUE DU MATERIAU
La figure 1 donne, à différentes périodes de temps, le pourcentage de passants en fonction de l'ouverture du tamis en mm ;
La figure 2 donne la variation (en %), dans le temps (en jours), du passant à 0,315 mm.
Les données correspondantes sont extraites du tableau suivant :
Au regard de ce suivi granulométrique, il apparaît clairement que les particules fines et très fines, en deçà de 315 microns, ont été agglomérées dès la mise en œuvre de la composition testée, qui a joué le rôle de mouillant et de fixateur.
Cette agglomération, dont l'intérêt concerne en premier lieu les particules fines et très fines, a porté :
- essentiellement : sur des particules fines et très fines de diamètres inférieurs à 315 μm, dont le passant de l'ordre de 6 % est resté quasiment inchangé sur 3 mois au minimum ;
- accessoirement : sur des grains beaucoup plus gros, allant jusqu'à la taille de 25 mm. Subséquemment, il peut être indiqué que la mise en œuvre de la composition testée permet de fixer durablement et sur plusieurs mois les particules fines et très fines sources d'envols de poussières.
L'étude d'optimisation permet de préciser l'évolution du pourcentage de fines en fonction du taux de dilution à l'eau de la composition testée et du dosage de cette composition diluée dans le matériau à traiter.
Cette étude, qui a porté sur trois taux de dilution à l'eau de la composition testée, avec 3 %, 5 % et 7 %, a été réalisée, au terme de 3 mois, sur la fraction 0/5 mm du matériau traité (le coke de pétrole), dont les résultats ont été corrigés de façon à prendre en compte l'intégralité du matériau traité dans toutes ses granulométries.
Le tableau graphe ci-après visualise cette optimisation où il peut être constaté que les courbes correspondant aux taux de dilution de 3 et 5 % tendent à se rejoindre lorsque le taux de dosage augmente (bleu : 3 %, rouge : 5 % et vert : 7 %).
La figure 3 est la représentation graphique, à des taux de dilution différents (3, 5 et
7%), du passant à 0,315 mm (en valeurs corrigées au taux de 45,6%) en fonction du pourcentage de solution sur fraction 0/Dmax.
Le graphe en question est complété par le tableau ci-après qui récapitule les données corrigées arrondies de la forme polynomiale : P = ad + b, où P est le passant en %, d le dosage en % et b une constante issue de l'étude d'optimisation en fonction des taux de dilution avec par exemple : 11 ,50 = - 0,991 + 12,491 pour d = 1 , au taux de dilution de 5%.
Ces essais montrent que - les passants à 315 μm et les dosages de mélange sont proportionnels et cela quels que soient les taux de dilution de la composition ;
- pour des taux de dilution de 3 % et 5 %, les résultats sont sensiblement identiques à partir de 7 % de mélange dans le produit où les passants à 315 μ sont de l'ordre de 6 % pour atteindre 0 % à 12,6 % environ de mélange ;
- le taux de dilution de 7 % permet d'améliorer très sensiblement les résultats, les passants à 7 % du mélange étant de l'ordre de 3 % pour atteindre 0 à 10,3 % de mélange ;
- un taux de dilution de 6 % peut être extrapolé sans difficulté : il est de la forme polynomiale : P = - 0,952 d + 10,952, avec un passant à 315 μ de 0 pour un dosage de
11 ,5 %, et un passant de moins de 3 % à 7 % de mélange.
La mise en œuvre de la composition testée a comme avantages :
- d'agglomérer durablement les particules et microparticules, ce qui permet d'augmenter la taille des grains comme cela a été démontré ci-avant ;
- d'éviter la fixation d'humidité par condensation, la composition testée, diluée entre 5 à 7 % d'eau jouant le rôle de mouillant et de fixateur en agglomérant les particules et microparticules, en évitant par la suite cette fixation d'humidité.
Afin de vérifier ces éléments, les températures internes des stocks ont été relevées dans un stock de coke de pétrole traité avec la composition testée et un stock de coke de pétrole non traité. Cette vérification, dont les données sont reprises au tableau ci- dessous, se passe de commentaires, la température du stock traité n'ayant pas variée (températures repérées à plus de 1 m à l'intérieur des stocks durant les mois de juillet 2008 à juillet 2009).
Selon une variante de réalisation de l'invention, de l'eau de trempe diluée sera mélangée à du savon noir (huile + solution alcaline) pour accroître les propriétés mouillantes de la composition.
La proportion correspondante ne dépassera pas les 5%.
Bien entendu, l'homme de métier sera apte à réaliser l'invention telle que décrite et représentée en appliquant et en adaptant des moyens connus.
Il pourra également prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention qui est déterminé par la teneur des revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1- Utilisation d'une eau de trempe concentrée, dénommée « corn steep », issue de l'industrie amidonnière, comme moyen de lutte contre les risques d'incendie provoqués par l'auto-échauffement et les risques d'explosion de poussières induits par les particules et microparticules contenues dans des matériaux organiques inflammables provenant de l'industrie extractive, ainsi que les gaz explosibles dégagés lors du processus d'auto-échauffement lors de leur stockage, leur transport et/ou leur manipulation.
2- Utilisation de l'eau de trempe concentrée, selon la revendication 1 , ayant pour caractéristiques physiques : matière sèche = 48%, C/N = 3,33, matière minérale = 9,4%, matière organique = 38,6%, pH = 4,1 , densité = 1 ,2 g/cm3.
3- Utilisation de l'eau de trempe concentrée, selon la revendication 1 , ayant pour caractéristiques chimiques : N total = 3,55%, K2O sol = 3,05%, P2O5 = 3,63%, MgO = 0,7%, Ca = 0,03%, SO3 = 0,005%.
4- Utilisation de l'eau de trempe concentrée, selon la revendication 1 , 2 ou 3, diluée à l'eau et mélangée au matériau à traiter dans des proportions respectives aptes à permettre l'obtention, pour un « indice P » passant à 315 μm, d'un pourcentage de fines au plus égal à 6%.
5- Utilisation de l'eau de trempe diluée, selon la revendication 4, avec un taux de dilution à l'eau compris entre 2 et 8%.
6- Utilisation de l'eau de trempe diluée, selon la revendication 4, additionnée à du savon noir dans une proportion ne dépassant pas 5%.
7- Utilisation de l'eau de trempe diluée, selon la revendication 5 ou 6, avec un taux de dosage, par rapport au matériau à traiter, compris entre 3 et 12%.
8- Utilisation de l'eau de trempe diluée, selon la revendication 7, pulvérisée, brumisée ou atomisée au moyen de rampes adaptées situées dans la zone des bandes transporteuses successives disposées de manière à faire subir au matériau à traiter des retournements successifs, avec une bonne homogénéité du Corn Steep, additivé ou non, dans les matériaux à traiter.
9- Utilisation de l'eau de trempe diluée, selon la revendication 7, pour traiter des matériaux provenant de l'industrie extractive choisis parmi le coke de pétrole, le charbon, le coke de charbon.
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